Big Dutchman - Zweistufige Abluftreinigungsanlage PURO

k.B. = keine Bewertung

* Der DLG-Prüfrahmen gibt folgende Bewertungsmöglichkeiten vor:
■■■ oder besser = erfüllt, übertrifft oder übertrifft deutlich den festgelegten DLG-Standard,
■■= genügt den gesetzlichen ­Anforderungen für die Marktfähigkeit,
■ = nicht bestanden

Bewertungsbereich: Anforderung erfüllt (✔) / Anforderung nicht erfüllt (X)

^[1] 2009 und 2010 wurden bereits vier Gesamtstaubmessungen durchgeführt. Die hier dargestellten Messwerte sind Werte aus der Nachprüfung 2019 und 2020.
^[2] Der Mindestabscheidegrad bezüglich Staub ist der niedrigste Wert, der im Messzeitraum ermittelt wurde. Der Mindestabscheidegrad bezüglich Ammoniak ist der gemittelte Abscheidegrad abzüglich der Standardabweichung.
^[3] Aufgrund begrenzter, technischer Möglichkeiten wurde der Gesamtstaub nur hinter dem Biofilter gemessen.
^[4] Erfahrungsgemäß kann der Waschprozess zur Bildung von Tröpfchen im Größenbereich 2,5 bis 10 µm führen, welche im Kaskaden­impaktor einen erhöhten Befund für die Partikelfraktion PM10 bewirken. Die Partikelfraktion PM2,5 ist von diesem Effekt weniger betroffen. Daher wird für diese Partikelfraktion ein höherer Abscheidegrad berechnet als für die Fraktion PM10.
^[5] im Messzeitraum der Sommermessung wurde ein unplausibler Wert für den Wert der N-Entfrachtung erhalten. Ursache war ver­mutlich die vermehrte Bildung nitroser Gase durch die Rückführung des Wassers aus der Biostufe. Im Praxisbetrieb soll deshalb die Leitfähigkeit im Wasser der Biostufe auf 5 mS/cm begrenzt werden und bei höheren Leitwerten in einen externen Behälter abgepumpt werden.
^[6] Alle Jahresverbrauchsdaten beziehen sich auf eine Betriebsdauer 365 Tagen im Jahr, um einen Vergleich mit anderen Anlagen zu ermöglichen. Aufgrund von Service- und Ruhezeiten kann der Verbrauch in der Praxis geringer ausfallen.
^[7] Es wurde immer bei einer Leitfähigkeit von max. 250 mS/cm abgeschlämmt.

Beschreibung und Technische Daten

Die Abluftreinigungsanlage PURO ist ein zweistufiges, chemisch-biologisch betriebenes System zur Reinigung von Ammoniak, Staub und Geruch aus den Ställen einstreuloser Schweinehaltung. Dieses System wird im Druck­betrieb gefahren und ist für die Absaugung oberflur entlüfteter Stallungen geeignet.

Die Abluft gelangt zunächst über eine Vorkammer in die chemische Stufe. Das angesäuerte Waschwasser wird hier mit pH 3,3 permanent im Kreis gefahren. Das Waschwasser wird aus dem Vorlagebecken abgepumpt und über den Füllkörpern verrieselt. In den Füllkörpern wird sowohl Staub als auch Ammoniak abgeschieden. Ammoniak reagiert hierbei zu Ammoniumsulfat und reichert sich als Salz im Waschwasser solange an, bis es durch Abschlämmung aus dem System ausgeschleust wird. Im Anschluss an die chemische Reinigungsstufe wird die Abluft durch einen Tropfenabscheider gedrückt, der Wassertröpfchen zurückhalten soll. In der zweiten Stufe befindet sich eine 60 cm dicke Wurzelholzschüttung, welche Geruchsstoffe zurückhält. Die biologische Stufe beinhaltet auf dem Holz Mikroorganismen, die die Geruchsstoffe oxidieren. Nach dieser biologischen Stufe verlässt die gereinigte Abluft den Wäscher und verteilt sich in der Umgebung.

Die Abluftreinigungsanlage PURO arbeitet im Druckprinzip, d.h. die Ventilatoren befinden sich im Sammel­kanal des Stalles und drücken die Abluft durch die Abluftreinigungsanlage. Die Ventilatoren werden synchron angesteuert, fördern also alle denselben Abluftstrom. Die Auslegung der Abluftreinigungsanlage darf eine maximale Filterflächenbelastung der Chemostufe von 2.930 m³/(m² · h) nicht überschreiten. Die Chemostufe hat keine separate Vorbedüsung. Das komplette Prozesswasser wird oben auf die Füllkörper aufgegeben und verteilt sich nach unten hin über die Oberfläche.

Die spezifische Oberfläche der Füllkörperpackung von 80 m²/m³ dient zur Vergrößerung der Kontakt­fläche zwischen Stallabluft und Prozesswasser zur wirksamen Abscheidung von Ammoniak und Staub. Reinluftseitig nach der ersten Waschwand ist ein Tropfenabscheider verbaut, der die Abscheidung von stickstoffhaltigen Aerosolen sicherstellt und Wasserverluste reduziert.

Pro Sektion (2,43 m Breite) sind acht Tangential-Vollkegeldüsen, also insgesamt 48 Stück gleichmäßig verbaut, die einen feinen Wassernebel auf die Filterwand aufbringen und so für die Berieselung der Füllkörper sorgen. Die Umwälzpumpen sind mit einem Frequenzumformer ausgestattet und können auf den erforderlichen Volumenstrom eingestellt werden. Um ein Eindringen von Störstoffen zu minimieren, ist saugseitig an jeder Pumpe ein Filter verbaut, der Partikel bis 2 mm zurückhalten soll.

Um ein Ansteigen des pH-Wertes im Prozesswasser während des Betriebes zu verhindern, wird bei Überschreiten des maximal erlaubten pH-Wertes über eine Säuredosiertechnik Säure zur Absenkung des pH-Wertes zudosiert. Für einen ordnungsgemäßen Betrieb muss Säure in ausreichender Menge vorgehalten werden. Eine dauerhafte Säureversorgung muss sichergestellt sein. Im Gegensatz zu biologisch arbeitenden Abluft­reinigungsanlagen ist bei chemisch arbeitenden Systemen eine deutlich höhere Aufsalzung möglich. Sowohl in der Sommer- als auch in der Wintermessung wurde jeweils bei einer Leitfähigkeit von 250 mS/cm ein Teil des Prozesswassers abgeschlämmt und in einen externen Behälter gepumpt. Es erfolgt eine automatische Abschlämmung über eine Tauchpumpe, sobald dieser Leitwert erreicht wird. Die Waschwasserwanne wird anschließend über eine automatisch arbeitende Frisch­wasser­ein­speisung bis zum Normfüllstand aufgefüllt.

Da es durch den Wäscherbetrieb auch zu erhöhten Wasserverdunstungen kommt, werden beide Verbrauchswerte (Frischwasser, Abschlämmung) im EBTB aufgezeichnet. Die Kontrolle des Wasserstandes wird mittels eines elektronischen Füllstandsensors durchgeführt, der eine Alarmmeldung an die SPS weiterleitet. Ein zusätzlich eingebauter Schwimmerschalter schützt die eingesetzten Umwälzpumpen vor dem Trockenlaufen. Die nachgeschaltete biologische Reinigungsstufe besteht aus gerissenem Wurzelholz mit einer Schichtdicke von 0,6 m, welche in einem Rahmen­gerüst bis auf eine Höhe von 3,17 m aufgefüllt ist. Dieses Wurzelholz wird in Abhängigkeit von Stall- und Umgebungsbedingungen zyklisch mit Düsen befeuchtet, die Frischwasser auf die Biostufe auf­bringen.

Die Leitfähigkeit der biologischen Stufe wird permanent gemessen und im EBTB gespeichert. Bis zu einem Leitwert von 5 mS/cm kann das Wasser in das Vorlagebecken der Chemostufe zurückgeführt werden. Bei höheren Leitwerten muss das Wasser in einen externen Behälter abgepumpt werden, um Bildung von nitrosen Gasen zu verhindern.

Zur Sicherstellung der in Tabelle 1 beschriebenen Abscheideleistungen ist es erforderlich, dass die Abluftreinigungsanlage kontinuierlich betrieben wird.

Die ersten DLG-Messungen dieses Verfahrens wurden 2009 an einer Referenzanlage in Nieder­sachsen durchgeführt, wobei die Referenzanlage 
mit zwei biologischen Reinigungs­stufen betrieben wurde. Die Prüfung umfasste eine Sommer- und eine Wintermessung (Prüfbericht 6220). 

Aufgrund der Umfirmierung des Anmelders und einiger verfahrenstechnischer Änderungen wurde 2019 eine Nachmessung beantragt, die an einer Referenzanlage in Vechta durchgeführt wurde.  Hier wurden 1250 Mastschweine auf Spaltenboden gehalten. 

Die Luft wurde von oben aus allen Abteilen mithilfe von Ventilatoren abgesaugt (Oberflurabsaugung), über einen Abluftkanal gesammelt (zentraler Sammelkanal) und durch die Abluftreinigungsanlage geleitet. Die Lüftungstechnik wurde gemäß den Vorgaben der DIN 18910 ausgelegt, die Maximalluftrate sollte daraus abgeleitet bei kontinuierlicher (abteilweise Rein/Raus) Mast 98.750 m³/h bei einer Druckdifferenz von < 135 Pa (Auslegung gemäß Hersteller) betragen. Berechnungsgrundlage für die Auslegung ist ein maximaler Luftvolumenstrom von 79 m³/(h · Tier) bei abteilweise Rein/Raus-Betrieb. Somit ist die Abluftreinigungsanlage PURO für den Druckbetrieb zugelassen.

Die Messungen fanden von September bis Oktober 2019 (Sommermessung) und von November bis Dezember 2019 (Wintermessung) statt. Aufgrund der bereits vorliegenden Messungen aus den Jahren 2009 und 2010, die an einer vergleichbaren Anlage durchgeführt wurden (Prüfbericht 6220), wurde in einem gemeinsamen Beschluss der DLG-Prüfungskommission ein reduziertes Messprogramm von jeweils 4 Wochen festgelegt.
Zur Beurteilung der Abluftreinigungsanlage wurden folgende Parameter herangezogen:

Staub

Die Probenahme erfolgte nach VDI-Richtlinie 2066, Blatt 1 und nach DIN EN 13284-1. Hierzu wurde ein isokinetisches Probenahmesystem nach Paul Gothe mit Planfilterkopfgerät (Ø 50 mm) installiert. Als Abscheidemedium wurde ein Rundfilter aus Glasfaser mit Ø 45 mm ausgewählt. Die Feinstaubbestimmung (PM10 und PM2,5) erfolgte nach VDI-Richtlinie 2066, Blatt 10 und nach DIN EN ISO 23210. Es wurde ein Kaskadenimpaktor Johnas II nach Paul Gothe mit drei Planfiltern (Ø 50 mm) eingesetzt. Als Abscheidemedium wurde wieder ein Rundfilter aus Glasfaser, jedoch mit einem Filterdurchmesser von 50 mm, eingesetzt. Die Auswertung erfolgte über die gravimetrische Bestimmung der Staubbeladung. 
Nach DLG-Prüfrahmen darf ein Abscheidegrad von 70 % nicht unterschritten werden. Dies gilt für alle Gesamtstaub- und Feinstaubmessungen (PM10-Fraktion). Als Mindestabscheidegrad wird die kleinste Abscheideleistung anerkannt, die sich aus allen durchgeführten Messungen an den Messtagen ergibt.

Ammoniak

Die Ammoniakmessungen im Roh- und Reingas­bereich erfolgten über den gesamten Unter­suchungszeitraum kontinuierlich mittels FTIR-Spek­roskopie in Anlehnung an die KTBL-Schrift 401 und die DIN EN 15483, wobei die Messungen mit einer Messzelle durchgeführt wurden. Um Kondensation in den gasführenden PTFE-Leitungen zu vermeiden, wurden die Messgasleitungen auf der Reingasseite auf ihrer Gesamtlänge beheizt. 

Die dargestellten Ergebnisse beziehen sich auf gemessene Werte. Sofern in der Abluft einer Abluftreinigungsanlage weniger als 1,0 ppm gemessen wird, wird dieser Wert auf 1,0 angehoben. Dies hat seine Begründung in der Messunsicherheit des eingesetzten Messgerätes. Unterhalb diesen Wertes ist eine sichere Messung nicht quantifizierbar.

Zum Nachweis der Einhaltung der Tierschutz-Nutztierhaltungsverordnung (max. 20 ppm NH3 im Tier­bereich) wurden bei regelmäßigen Begehungen Messungen im Stall auf Tierhöhe mittels Dräger Prüfröhrchen durchgeführt. 

Nach den Bewertungskriterien des DLG-Prüfrahmens muss die Ammoniakabscheidung dauerhaft über 70 % liegen. Der anzuerkennende Abscheidegrad wird aus dem mittleren Abscheidegrad aller Ergebnisse abzüglich deren Standardabweichung ermittelt.

Die Ammoniakabscheidung wird immer auf die erste Reinigungsstufe bezogen. Somit befindet sich der Messpunkt der Absaugung immer hinter dem Tropfenabscheider.

Aerosol-Austrag

Stickstoffhaltige Aerosole werden durch die Befeuchtung der Füllkörperpakete als NH3-Aerosole aus den Füllkörpern von Abluftreinigungsanlagen ausgetrieben und vom Abluftstrom mitgerissen. So gelangt der ursprünglich abgeschiedene Stickstoff unbeabsichtigt wieder in die Umgebung. 
Zur Ermittlung des N-Austrages mit den Aerosolen wurden während der Winter- eine und während der Sommermessung zwei Messungen mittels Planfilter im Reingas hinter dem Tropfenabscheider durchgeführt. Hierbei wurden zwei Probenahmeeinrichtungen installiert, wobei eine von beiden mit einem Partikelfilter zur Aerosolabscheidung vorgeschaltet wurde. Die Probennahme erfolgte nach VDI 3496-1 (Messen gasförmiger Emissionen). Nach DLG-Prüf­rahmen darf der Aerosolaustrag nicht über 0,50  mg Stickstoff pro Normkubikmeter liegen. 

N-Bilanz, N-Entfrachtung

Die Ammoniakabscheidung der Abluftreinigungs­anlage wurde über eine N-Bilanzierung unter Berücksichtigung der Ammoniak-Frachten (im Roh- und Reingas), des Aerosolaustrages, sowie der im Wasch­wasser gelösten anorganischen Stickstoff­verbindungen verifiziert. Der Bilanzierungszeitraum im Winter lag bei 28 Tagen.

Bei Bilanzierungen an chemisch betriebenen Wäschern wird das Prozesswasser nur hinsichtlich der NH4-N-Konzentration untersucht, da in der 
Regel keine biologische Oxidation stattfindet. Zur Bestimmung der eigentlichen N-Entfrachtung wird die entnommene anorganische N-Masse mit der rohgasseitig eintretenden N-Fracht ins Verhältnis gesetzt.  

Eine Bilanzierung der Ströme des Stickstoffs innerhalb der Anlage ist deshalb wichtig, weil 

• alle relevanten Stickstoffverbindungen und deren Verbleib nachgewiesen werden, 
• der Stickstoffgehalt des Abschlämmwassers bekannt und dessen Düngewert quantifiziert wird. 

Nach DLG-Prüfrahmen muss die N-Entfrachtung innerhalb der Stickstoffbilanz während der Sommer- und Wintermessung jeweils mindestens 70 % betragen. Die Wiederfindungsrate an Stickstoff (N-Bilanz) muss laut Prüfrahmen mindestens 80 %, höchstens jedoch 120 % betragen.

Geruch

Die Ermittlung der Geruchsstoffkonzentration wurde mittels dynamischer Olfaktometrie in Anlehnung an DIN EN 13725 nach dem Ja/Nein-Verfahren durch Verdünnung bis zur Geruchsschwelle durchgeführt.

Die Probenentnahme auf der Roh- und Reingasseite wurden mittels Unterdruckprobennehmer (CSD-30) durchgeführt. Die Geruchsprobenauswertung fand an einem Olfaktometer T08 der Firma Ecoma GmbH statt. 

Die Überprüfung der Probanden mit Standardgeruchsstoff (n-Butanol) wurde an jedem Messtermin durchgeführt. Zum Nachweis der Geruchsabscheidung wurden zweimal pro Messperiode Geruchs­proben gezogen. Nach DLG-Prüfrahmen muss die Geruchsstoffkonzentration im Reingas bei jeder Messung bei ≤ 300 GE/m³ liegen und es darf kein typischer Rohgasgeruch (Schwein) in der Probe vorhanden sein (k.R.w.).

Verbrauchswerte, Umgebungsbedingungen und Anlagenbelastung

Der Verbrauch von Frischwasser, der Anfall von Abschlämmwasser sowie der Verbrauch an elektrischer Energie wurde über die Erfassung der ent­sprechenden Zählerstände bestimmt (Stromzähler für die Abluftreinigung und separat für die Lüftung). Die Säure- und Antischaumverbräuche wurden mittels Wiegesystemen (Kraftaufnehmer bzw. Wiegezelle oder Waage) ermittelt. 

Während den Messungen wurden die Umgebungsbedingungen (Temperatur außen/innen), relative Luftfeuchte außen/innen) erfasst, an den Messtagen der Staub- und Geruchsstoffkonzentrationen wurden zusätzlich folgende Parameter dokumentiert

• Tiergewichte (geschätzt) und Tierzahlen
• Frischwasser- und elektrischer Energieverbrauch (Zählerstände)
• absoluter Luftvolumenstrom (kalibrierte Mess­ventilatoren und separate Lüfterkennlinie)
• Druckverlust über die Anlage sowie der Druck­verlust über den Ventilator
• pH-Wert und Leitfähigkeit im Prozesswasser

Weiterhin wurden die Messwerte, die seitens des Herstellers im elektronischen Betriebstagebuch aufgezeichnet werden, auf Plausibilität überprüft.

Betriebssicherheit und Haltbarkeit

Die Betriebssicherheit und Haltbarkeit wurde beurteilt. Eventuell aufgetretene Störungen an der Gesamtanlage sowie an technischen Komponenten wurden im Prüfungszeitraum dokumentiert.

Betriebsanleitung, Handhabung und Arbeitszeitbedarf, Wartungsaufwand

Eine detailgenaue Funktionsbeschreibung der Anlage mit einer bildlichen Darstellung sowie eine klare Beschreibung der regelmäßigen Wartungs­arbeiten wurden geprüft und aus Anwendersicht beurteilt. Im Prüfbereich Handhabung und Arbeitszeitbedarf wird beurteilt, ob eine Unterweisung seitens des Herstellers bei Inbetriebnahme und welcher Aufwand für regelmäßig wiederkehrende Kontrollen und Arbeiten im Turnus von Tagen, 
Wochen, Monaten etc. beziehungsweise bei auf­tretenden Störungen nötig ist. Beim Wartungsaufwand werden die Serviceintervalle sowie deren Pflichtenlisten beurteilt.

Dokumentation

Im elektronischen Betriebstagebuch sind folgende Parameter als Halbstundenmittelwerte oder Halbstundenwerte zu erfassen und abzu­speichern

• Druckverlust über die Anlage (in Pa)
• Luftdurchsatz (in m³/h)
• Pumpenlaufzeit (Umwälzung, Abschlämmung) (in Std.)
• Berieselungsmenge (in m³/h)
• Gesamtfrischwasserverbrauch der Anlage (in m³), kumulativ
• Abschlämmmenge (in m³), kumulativ
• Roh- und Reingastemperatur (in °C)
• pH-Wert des Prozesswassers (-) und  elektrische Leitfähigkeit der Chemo- und der Biostufe (in mS/cm), jeweils als Halbstunden­mittelwerte
• Stromverbrauch (in kWh), kumulativ

Des Weiteren sind Sprühbildkontrollen, Wartungs- und Reparaturzeiten, sowie Kalibrierungen der pH-Wertsonde zu erfassen. Nachweise über den Verbrauch von chemischen Betriebsstoffen (Säure, Antischaummittel) als Additive sind zu erbringen.

Diese Daten dienen dem Nachweis eines ordnungsgemäßen Betriebes der Abluftreinigungsanlage und wurden an der Referenzanlage überprüft.

Umweltsicherheit

Der Prüfungsbereich Umweltsicherheit umfasste eine Beurteilung eventueller, für den Anlagenbetrieb nötiger Betriebsstoffe wie Säuren und Alkalien, der stofflichen Verwertung anfallender Betriebsabfälle, hier beispielsweise das abgeschlämmte Prozess­wasser sowie die Demontage und Entsorgung von Anlagenteilen. Außerdem wurde geprüft, in welche Verantwortungsbereiche diese Aspekte fallen.

Sicherheitsaspekte

Zur Beurteilung der Anlagensicherheit wurde die Übereinstimmung der Anlage mit den aktuell gültigen Vorschriften in den Bereichen Feuer- und Anlagen­sicherheit kontrolliert.

Staub

Bei dem geprüften Verfahren wurde entschieden, dass die Staubabscheidung unabhängig von der Betriebsweise der ersten Reinigungsstufe (biologisch oder chemisch) beurteilt werden kann. Da die Staubabscheidung schon in einer früheren Prüfung nachgewiesen wurde (Prüfbericht 6220), konnte für die aktuell geprüfte, chemisch-biologisch betriebene Anlage über die DLG-Prüfungskommission ein verkürztes Messprogramm vereinbart werden. Somit wurden in der Wintermessung insgesamt zwei Gesamtstaubmessungen, und in der Sommermessung ebenfalls zwei Gesamtstaubmessungen durchgeführt. Aufgrund technischer und physika­lischer Gegebenheiten konnten zunächst keine verwertbaren Feinstaubmessungen (PM10  und PM2,5) durch­geführt werden. In einer nachträglich durchgeführten Messkampagne unter Winterbedingungen konnten zwei Feinstaubmessungen realisiert werden.

Durch den Aufbau der Anlage und deren Dimensionierung wurde prinzipiell davon ausgegangen, dass ­Abscheideleistungen von über 70 % dauerhaft erreicht werden, was auch in den Messungen bestätigt wurde. 

Im Sommer wurde ein Mindestabscheidegrad von 73,4 % bei Gesamtstaub erreicht. Im Winter wurde mindestens 77,6 % Gesamtstaub abgeschieden. Die Feinstaubabscheidung lag bei mindestens 70,2 % (PM10) bzw. 92,4 % (PM2,5). Die Ergebnisse sind in Tabelle 3 dargestellt. Da die Messwerte der Gesamtstaubmessung nach der Biowand bewertet wurden, ist diese Anlage nur mit Biostufe für Staub zertifiziert. 
  

Erfahrungsgemäß kann der Waschprozess zur Bildung von Tröpfchen im Größenbereich 2,5 bis 10 µm führen, welche bei der Staubmessung mit dem Kaskadenimpaktor einen erhöhten Befund für die Partikelfraktion PM10 bewirken. Die Partikelfraktion PM2,5 ist von diesem Effekt weniger betroffen. Daher wird für diese Partikel­fraktion ein höherer Abscheidegrad berechnet als für die Fraktion PM10.

Ammoniak

Eine mindestens den Anforderungen entsprechende Ammoniakabscheidung durch die chemische Reinigungs­stufe (Stufe 1) kann nur sichergestellt werden, wenn das Prozesswasser bei einem maximalen Leitwert von 250 mS/cm abgeschlämmt und der pH-Wert bei 3,3 eingeregelt wird.
Es lagen im Sommer 1654 und im Winter 2348 Wertepaare als Halbstundenmittelwerte zur Bewertung vor. 

Die regelmäßige Überprüfung der Ammoniakkonzentration auf Tierhöhe ergab im Schnitt einen Wert von etwa 7 ppm. Die Anforderungen der TierSchNutztV hinsichtlich Ammoniak wurden an jedem Messtag sicher eingehalten.

Im Sommer wurde ein Ammoniak-Mindestabscheidegrad von 77,4 % erreicht. Im Winter konnte ein Mindestabscheidegrad von 84,4 % nach der Chemostufe erreicht werden. Bei Anlagen, bei denen das Wasser aus der Biostufe separat ausgeschleust und verwertet wird, kann ein Mindestabscheidegrad nach der Biostufe von 86,7 % unter Winter- und 86,3 % unter Sommerbedingungen angegeben werden. In diesem Fall würden sich die Verbrauchsdaten für Frischwasser und Abschlämmung entsprechend erhöhen.

Geruch

Die Ergebnisse der im Rahmen des DLG-Prüfverfahrens genommenen Geruchsproben sind in Tabelle 4 dargestellt. In der Sommermessung wurden insgesamt zwei Proben gezogen, wobei alle die Kriterien (300 GE/m³ und kRw) eingehalten haben. Bei allen Proben hat das Probandenkollektiv oder eine Mehrheit des Probandenkollektives kein Rohgasgeruch im Reingas wahrgenommen. Im Winter wurden ebenfalls zwei Geruchsproben genommen, wobei auch hier alle Kriterien (300 GE/m³ und kRw) eingehalten wurden. 

Über die insgesamt vier Geruchsmessungen hinaus wurde eine weitere Beprobung bei einer Teilausstallung durchgeführt. Diese ergab mit 5.943 eine deutlich erhöhte Geruchsstoffkonzentration im Rohgas. Durch die Abluftreinigung wurde diese weitgehend auf 348 GE/m³ reduziert. Allerdings wurden bei der Teilausstallung rohgastypische Gerüche durch die Abluftreinigung nicht beseitigt.

Alle Ergebnisse erfüllten bei ordnungsgemäßem Betrieb die Anforderungen des DLG-Prüfrahmens.

Eine mögliche Erklärung, warum die Bilanz im Sommer zu keinen verwertbaren Ergebnissen führte, könnte sein, dass im Sommer deutlich mehr Frischwasser über den Biofilter eingebracht (und damit auch in die Waschstufe zurückgeführt) wurde als im Winter. Insbesondere Nitrite werden bei der Rückführung in schwefelsaure Waschlösung teilweise in nitrose Gase umgewandelt, die den Wäscher mit dem Reingas verlassen. Im Sommer ist dieses Problem deutlich stärker als im Winter. Auch die letztendlich geringe N-Entfrachtung im Winter ist höchstwahrscheinlich auf die Rückführung des Wassers aus der Biostufe zurückzuführen. Um dieses Phänomen im Praxiseinsatz zu minimieren, muss die Leitfähigkeit in der Biostufe auf 5 mS/cm begrenzt werden und bei höheren Leitfähigkeiten in einen externen Behälter abgepumpt werden.

Verbrauchswerte, Umgebungsbedingungen und Anlagenbelastung

Die im Prüfbericht (Tabelle 1) angegebenen Verbrauchswerte pro Messzeitraum (Winter/Sommer) sind auf Jahresverbrauchswerte (365 Tage) normiert, um einen Vergleich mit Daten anderer Hersteller zu ermöglichen. Da sich diese zum Teil deutlich unterscheiden (Winter-/Sommerunterschiede) wird nachfolgend nur auf den durchschnittlichen Verbrauch (Mittelwert der Verbrauchsdaten Winter und Sommer) eingegangen. Die Umrechnung auf die Verbräuche pro Tierplatz und Jahr beziehen sich auf den genehmigten Tierbestand von 1.250 Mastschweine im Stallgebäude.

Die angegebenen Verbräuche müssen als Richtwerte verstanden werden, die sich je nach Standort, Haltungsverfahren, Betriebsmanagement und dem jeweiligen Emissionsmassenstrom für Ammoniak und Staub verändern können.

Wasserverbrauch

Der Wasserverbrauch richtet sich nach der Abschlämmrate und der Verdunstung. Je mehr abgeschlämmt wird und je mehr verdunstet, desto mehr Frischwasser muss zugegeben werden, um die Prozesswasser­menge im System konstant zu halten. Die Abschlämmrate richtet sich nach dem Stickstoffeintrag über den Abluftstrom sowie dem Grenzwert für die Leitfähigkeit im Prozesswasser. Dieser lag im Messzeitraum bei 250 mS/cm.
An der Abluftreinigungsanlage PURO wurde Frischwasser sowohl in der Chemo- als auch in der Biostufe zugegeben. Der Gesamtverbrauch liegt gemittelt bei 2,3 m³/d bzw. 0,77 m³/(TP · a) und entspricht somit üblichen Werten anderer Anlagen. 

Verbrauch an elektrischer Energie

Der größte elektrische Verbraucher an der Abluftreinigungsanlage PURO ist die kontinuierlich betriebene Umwälzpumpe. Im Stallbereich sind die Ventilatoren die größten Verbraucher. Im Referenzbetrieb wurden 5 druckstabile Abluftventilatoren eingesetzt. Alle Ventilatoren waren an einem Frequenzumrichter ange­schlossen, um die Drehzahl der Ventilatoren an den zu fördernden Abluftvolumenstrom anzupassen.

Die anzuerkennende Filterflächenbelastung liegt bei 2.930 m³/(m²*h) für die Chemostufe. Die maximal ermittelten Druckverluste über das Reinigungssystem lagen bei 43 Pa, wovon 30 Pa auf die Biostufe fallen. Einschließlich Stall und Abluftreinigungsanlage wurde ein Druckverlust von 73 Pa gemessen. Somit müssen die Ventilatoren mit mindestens 80 Pa für den Betrieb des Stalles und der Abluftreinigungsanlage ausgelegt werden.

Im Jahresmittel wurde 61,5 kWh/d für die Ventilatoren verbraucht. Bezogen auf Tierzahl und Jahr wären dies 20,4 kWh. Hierbei ist zu beachten, dass im Sommer deutlich mehr an elektrischer Energie verbraucht wurde. Für den Betrieb der Abluftreinigungsanlage wurde 77,7 kWh/d verbraucht. Die Verbräuche im Winter und Sommer waren hierbei identisch. Umgerechnet entspricht das einem Verbrauch von 25,8 kWh/(TP · a).

Sonstige Verbrauchswerte

Eine sichere Anlagenfunktion mit den dargestellten Wirkungsgraden ist in der Chemostufe nur mit einer ordnungsgemäß betriebenen pH-Wert-Regelung bei 3,3 sowie einer Abschlämmung bei maximal 250 mS/cm möglich. Daher muss an der Anlage eine automatische Säuredosierung sowie eine Leitfähigkeitserfassung in allen Reinigungsstufen ordnungsgemäß installiert und betrieben werden. Zur Absenkung des pH-Wertes wurde Schwefelsäure mit einer Reinheit von 96 % eingesetzt.

Im Jahresdurchschnitt wurde ein Säureverbrauch von 8,58 kg/(TP · a) ermittelt, wobei im Sommer 10,85 kg/(TP · a) und im Winter 6,31 kg/(TP · a) verbraucht wurden.

Für den reibungslosen Betrieb ist zudem der Einsatz von Antischaum-Mitteln notwendig. Im Sommer wurden 0,11 kg/d bzw. 0,04 kg/(TP · a) eingesetzt. Im Winter kamen 0,67 kg/d bzw. 0,22 kg/(TP · a) zum Einsatz.

Betriebssicherheit und Haltbarkeit

Im Prüfungszeitraum wurden an der Anlagentechnik keine nennenswerten Störungen festgestellt, auch an der gesamten Abluftreinigungsanlage sind während der Prüfung keine nennenswerten Schäden oder Verschleißerscheinungen aufgetreten. Der Korrosionsschutz der einzelnen Anlagenteile erscheint, soweit während der Prüfungsdauer zu beobachten war, ausreichend dauerhaft. Die Anlage ist als modulares Komplettsystem fast vollständig aus Kunststoff hergestellt. Die Haltbarkeit konnte nur über die Dauer der Prüfung/Messung beobachtet werden.

Betriebsanleitung, Handhabung und Arbeitszeitbedarf, Wartungsaufwand

Die Betriebsanleitung ist hinreichend genau und erklärt in groben Zügen die Funktionsweise der Anlage. In Verbindung mit der Dokumentation erfährt der Betreiber, welche Arbeiten er an der Anlage in täglichem, wöchentlichem und jährlichem Turnus durchzuführen hat. Um die Bedienung besser verständlich zu machen, finden sich im Bedienungshandbuch Fotos der Anlagenteile. 

Zur Bedienung der Anlage ist es erforderlich, sich einer Unterweisung durch den Hersteller zu unterziehen und sich mit der Bedienungsanleitung vertraut zu machen. Nach erfolgter Inbetriebnahme und ausreichender Einlaufphase ist die Handhabung der Anlage dagegen als einfach anzusehen, da die Abluftreinigungsanlage im Regelbetrieb vollautomatisch läuft. Lediglich eine tägliche Kontrolle der Betriebsdaten und eine wöchentliche Kontrolle der gesamten Abluftreinigungsanlage einschließlich der Düsen sind durchzuführen. 

Bei Fehlermeldungen der Steuerung sind in der Bedienungs­anleitung jeweils Anweisungen zur Kontrolle der jeweiligen Anlagenteile beschrieben. Zur Vereinfachung der Handhabung und zur Verringerung des Arbeitszeitbedarfs empfiehlt sich der Abschluss eines Wartungs­vertrages mit dem Hersteller.

Die Düsen müssen bei ungleichmäßigem Sprühbild gereinigt oder ausgetauscht werden. Eine wöchentliche Kontrolle ist daher notwendig. Diese Tätigkeit muss im manuellen Betriebstagebuch vermerkt werden.

Dokumentation

Das elektronische Betriebstagebuch ermöglicht eine regelmäßige und den Anforderungen entsprechende Aufzeichnung der für den sicheren Anlagenbetrieb erforderlichen Daten, die als Halbstundenmittelwerte bzw. Halbstundenwerte abgespeichert werden müssen. Die Aufzeichnung erfolgt automatisch und die  Daten müssen über 5 Jahre aufbewahrt werden. Diese Daten können durch den Landwirt, den Hersteller, aber auch durch Behörden per Fernwartung oder mittels USB-Anschluss ausgelesen und in ein gängiges Tabellen­programm überführt werden. Eine detaillierte Darstellung der aufgezeichneten Daten findet sich in Tabelle 7.

Wenn Stallentlüftung und Abluftreinigungsanlage von unterschiedlichen Herstellern installiert werden, werden seitens des Herstellers der Abluftreinigung die Lüftungsdaten als Kennlinie aufgenommen und ebenfalls in die Steuerung der Abluftreinigung zur Regelung integriert. Die maximale Lüfterleistung wird in der Steuerung gleich 100 % gesetzt. Eine Anpassung in einem weiteren Leistungsbereich erfolgt jedoch nicht.  Da der Luftdurchsatz gemäß Prüfrahmen und den Anforderungen der TA Luft absolut in m³/h angegeben werden soll, muss vor Inbetriebnahme eine Kennlinie der gesamten Lüftungsanlage (Stall plus Abluftreinigung) aufgenommen werden und in das elektronische Betriebstagebuch eingepflegt werden. Die Kennlinie sollte aus mindestens fünf unterschiedlichen Stützstellen zwischen einer Luftrate von 0 und 100 % bestehen.
 

Prüfungsdurchführung
DLG TestService GmbH, Standort Groß-Umstadt 

Die Prüfungen werden im Auftrag des DLG e.V. durchgeführt.

Labor- und Emissionsmessungen
SGS Institut Fresenius GmbH, 
Im Paesch 1a, 54340 Longuich

BUB Braunschweiger Umwelt-Biotechnologie GmbH,
Hamburger Straße 273a, 38114 Braunschweig

LUFA Nord-West, Jägerstraße 23-27,
26121 Oldenburg

Anlagen- und Maschinensicherheit
Gutachter Klaus Ahlendorf GmbH, 
Von-Loe-Straße 40a, 47906 Kempen

DLG-Prüfrahmen
DLG-Gesamtprüfung „Abluftreinigungssysteme für Tierhaltungsanlagen“ (Stand 03/2016)

Fachgebiet
Erneuerbare Energien

Projektleiter
Dr. Ulrich Rubenschuh

Prüfingenieur(e)
Dipl.-Ing. (FH) Tommy Pfeifer*

Prüfungskommission
Friedrich Arends, LWK Niedersachsen
Christian Dohrmann, Landwirt
Doris Düsing, LK Cloppenburg 
Bernhard Feller, LWK Nordrhein-Westfalen
Ewald Grimm, KTBL Darmstadt
Dr. Jochen Hahne, TI Braunschweig
Andreas Schlichting, TÜV Nord Hamburg
Thomas Üffing, Landwirt